після закипання температура води перестає рости і залишається незмінною до повного випаровування. Випаровування - це процес переходу з рідкого стану в пар, який має той же температурний показник, що і кипляча рідина. Це випаровування отримало назву насичений пар. Коли вся вода випаровується, будь-яка наступна додавання тепла підвищує температуру. Нагріте пар за рівнем насиченого називається перегрітою. У промисловості зазвичай використовується насичений пар для опалення, приготування їжі, сушіння або інших процедур. Перегрітий використовується виключно для турбін. Різні типи пара мають різні енергії обмінного потенціалу і це виправдовує їх застосування в абсолютно різних цілях.
Пар як одне з трьох фізичних станів
Краще зрозуміти властивості пара може допомогти розуміння загального молекулярного і атомарного будови речовини, а також застосування цих знань щодо льоду, води і пари. Молекула - це найменша одиниця будь-якого елементу або з`єднання. Вона, в свою чергу, складається з ще більш дрібних частинок, званих атомами, які визначають базові елементи, такі як водень і кисень. Конкретні комбінації цих атомарних елементів забезпечують з`єднання речовин. Одне з таких з`єднань представлено хімічною формулою Н2О, молекули якого складаються з 2 атомів водню і 1 атома кисню. Вуглецю є також в достатку, це ключовий компонент всіх органічних речовин. Більшість мінеральних речовин можуть існувати в трьох фізичних станах (тверде тіло, рідина і пар), які називаються фазами.
Процес утворення пари
Коли температура води наближається до точки кипіння, деякі молекули отримують достатню кількість кінетичної енергії для досягнення швидкостей, які дозволяють їм на мить відокремитися від рідини в просторі над поверхнею, перш ніж повернутися. Подальше нагрівання викликає більше збудження і число молекул, які бажають покинути рідина, збільшується. При атмосферному тиску температура насичення становить 100 ° С. Пар з температурою кипіння при такому тиску носить назву суху насичену пару. Як фазовий перехід від льоду до води, процес випаровування є також оборотним (конденсація). Критична точка - це найбільша температура, при якій вода може знаходитися в рідкому стані. Вище цієї точки пар може розглядатися як газ. Газоподібний стан є подобою дифузного, в якому молекули мають майже необмежену можливість руху.
взаємозв`язок змінних
При заданій температурі існує певний тиск пара, яка існує в рівновазі з рідкою водою. Якщо цей показник зростає, пар перегрівається і називається сухим. Існує взаємозв`язок між тиском і температурою: знаючи одне значення, можна визначити інше. Стан пара визначається трьома змінними: тиском, температурою і об`ємом. Сухий насичений пар - це стан, коли пар і вода можуть бути присутніми одночасно. Іншими словами, це відбувається тоді, коли швидкість пароутворення дорівнює швидкості конденсації.
Насичена пара і його властивості
Під час обговорення властивостей насиченої пари його часто порівнюють з іде-аль-ним газом. Чи є у них щось спільне чи це просте оману? По-перше, при незмінному рівні тим-пе-ра-ту-ри пліт-ність чи не знаходиться в за-ві-но від об`єк-е-ма. Візуально це можна собі уявити наступним чином: потрібно візуально зменшити обсяг ємності з парою, не змінюючи при цьому температурні показники. Число конденсованих мо-ле-кул буде пре-сходити число випаровуються, а пар буде повертатися в со-сто-я-ня балансу. В результаті пліт-ність буде незмінним параметром. По-друге, такі характеристики, як дав-ле-ня і об`єк-е-м, не залежать одне від одного. По-третє, з огляду на незмінність об`єк-е-мних характеристик, пліт-ність молекул зростає, коли зростає тим-пе-ра-ту-ра, і стає менше, коли вона знижується. Насправді, при нагріванні вода починає випаровуватися швидше. Баланс в цьому випадку буде порушений і не буде відновлений до тих пір, поки пліт-ність пара не повернеться на колишні позиції. При конденсації, навпаки, щільність насиченого пара буде зменшуватися. На відміну від ідеального газу, насичений пар не можна назвати замкнутою системою, так як він постійно контактує з водою.
Переваги в сфері опалення
Насиченим називається чистий пар в безпосередньому контакті з рідкою водою. Він володіє багатьма характеристиками, які роблять його відмінним джерелом теплової енергії, особливо це стосується високих температур (вище 100 ° C). Деякі з них:
- Швидкий рівномірний нагрів за допомогою прихованої передачі тепла підвищує якість продукції та продуктивність.
- Тиск і температуру можна контролювати і встановлювати на необхідному рівні.
- Високий коефіцієнт теплопередачі.
- Бере свій початок з води, безпечний, чистий і недорогий.
Різні види пара
Пар - це газоподібна фаза води. Він використовує тепло під час свого утворення і виділяє велику кількість тепла після цього. Отже, він
може бути використаний в якості робочої речовини для теплових двигунів. Відомі такі стани: вологий насичений, сухий насичений і перегрітий. Насичена пара краще перегрітої пари в якості теплоносія в теплообмінниках. Коли він викидається в атмосферу з труб, частина його конденсується, утворюються хмари білого вологого випаровування, що містить найдрібніші крапельки води. Перегріта пара не буде схильний конденсації, навіть при вступі в безпосередній контакт з атмосферою. У перегрітому стані він буде мати більшу тепловіддачу за рахунок прискорення руху молекул і меншої щільності. Наявність вологи викликає осадження, корозію і зниження тривалості служби котлів або іншого теплообмінного устаткування. Отже, сухий пар є кращим, оскільки він виробляє більше енергії і не викликає корозії.
Сухий і насичений: в чому протиріччя
Багато плутаються з термінами "сухий" і "насичений". Як може бути щось одночасно і тим і іншим? Відповідь криється в термінології, яку ми використовуємо. Термін «сухий» пов`язують з відсутністю вологи, тобто «чи не мокрий». «Насичений» означає "замочений", "промоклий", "затоплений", "завалений" і так далі. Все це, здавалося б, підтверджує суперечність. Однак в паровій інженерії термін «насичений» має інше значення і в даному контексті означає стан, при якому відбувається кипіння. Таким чином, температура, при якій відбувається кипіння, відома технічно як температури насичення. Сухий пар в даному контексті не має в собі вологи. Якщо поспостерігати за киплячим чайником, то можна побачити що виходить з носика чайника біле випаровування. Насправді, це суміш сухого безбарвного пара і вологої пари, що містить в собі крапельки води, які відбивають світло і фарбуються в білий колір. Тому термін «сухий насичений пар» означає, що пар зневоднений і не перегрітий. Вільний від частинок рідини, ця речовина в газоподібному стані, що не дотримуються загальними газовим законам.
